JP2013067260A - 車両用転舵装置とその装置を用いた車両の駐車方法及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】駐車用の制動装置を設けることなく、車両駐車時に車輪をロック状態に維持できるようにする。
【解決手段】各操舵輪１５に車輪の舵角を変える転舵アクチュエータ１０を備えるとともに、そのアクチュエータ１０の舵角を独立して制御する転舵制御手段１１を備える。そして、前記制御手段１１が操舵輪１５の転舵アクチュエータ１０を制御して、駐車の際、前記車輪１５を車両の左右方向に向ける。こうすることで、転舵させた車輪と路面との間に摩擦を生じさせて車輪をロックし、車両を制動することにより、駐車用の制動装置を設けることなく、車両駐車時に車輪をロック状態に維持できるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、駐車中の制動装置として車輪を使用する車両用転舵装置とその装置を用いた車両の駐車方法及び車両に関するものである。

一般に、自動車などの車両では、駐車時に、車両の停車状態を維持させるために制動装置が必要である。
例えば、「特許文献１」には、駐車時の制動装置として電気自動車のパーキングロック装置が記載されている。
この電気自動車は、車輪のハブ内部に設けられたモータが、駆動軸を介して車輪と一体に結合するというインホイールモータ方式のものである。そのため、ロック装置は、図７に示すように、モータ１の駆動軸に取り付けられるロックギヤ２と、ロックギヤ２と歯合するロックピン３とで構成されており、前記ロックギヤ２の外周には、４つのノッチ２´が形成されている。また、前記ロックピン３は、一端がモータ１のハウジングにピン４で回動自在に取り付けられており、ロック装置の作動中は、図示しないアクチュエータが、ロックピン３を図の矢印のように回動させて、ロックピン３の突起をノッチ２´に挿入する。一方、ロック装置を解除する場合は、アクチュエータが、ロックピン３を矢印と逆方向に回動し、ロックピン３の突起をノッチ２´から外す。

特開２００５−１６８０７６号公報

しかしながら、上記のロック装置では、ロックピンとロックギヤをモータに取り付けるため、モータの重量が増加する。このように、モータの重量が増加すると、その重量の増加により路面に対する追従性が悪化する。そのため、操作性が低下し、乗り心地も悪くなる。特に、全輪駆動の場合は、重量が増しコストも掛かる。

そこで、この発明の課題は、例えば、重量が増加するような駐車用の制動装置を設けることなく、車両駐車時に車輪をロック状態に維持できるようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明では、各操舵輪に車輪の舵角を変える転舵アクチュエータを備えるとともに、その各輪のアクチュエータの舵角を独立して制御する転舵制御手段を備え、前記制御手段が操舵輪の少なくとも１つの転舵アクチュエータを制御して、駐車の際、前記車輪を車両の左右方向に向けるように転舵させる構成を採用したのである。

このような構成を採用することにより、操舵輪の１つを左右方向へ向けることにより、車体の前後方向（車両の進行方向に）に対して抗するようにしたため、転舵させた車輪と路面との間に大きな摩擦を生じさせることができる。このため、車輪をロックして車両を制動することができる。
ちなみに、操舵輪が２輪の場合は、左右の前輪のいずれか一方を転舵させる。また、操舵輪が全輪の場合は、全輪のいずれか１つを転舵させる。

このとき、上記制御手段が複数の操舵輪の転舵アクチュエータを制御して、前記車輪を車体の左右方向へ向けて転舵させる構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、複数（全ての車輪も含む）の車輪が路面との間に大きな摩擦を生じるため、大きな制動力を得ることができる。

また、このとき、上記転舵させた複数の車輪が各々異なる向きであることという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、各々異なる向きに転舵させた車輪は、路面との間に生じる摩擦力により、前後左右及び斜め方向に対して制動力を得ることができる。

また、上記車輪の転舵角が、車両の前後方向に対して、±３０度〜±７５度とした構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、±３０度以下では、前後方向の摩擦力が小さく車両の重量によっては十分な制動力が得られないと考えられる。同様に、±７５度以上では、前後方向の摩擦力は大きいが、左右方向の摩擦力が十分でなくなると考えられるため、±３０度〜±７５度の角度を採用するのが好ましいと考えられる。ここで転舵角を±としたのは、前後方向の軸を中心として左右の転舵角を示したものである。

また、上記の課題を解決するため、各操舵輪に車輪の舵角を変える転舵アクチュエータを備えるとともに、その各輪のアクチュエータの舵角を独立して制御する転舵制御手段を備え、前記制御手段が操舵輪の少なくとも１つを車体の左右方向に向け転舵し、駐車するようにした方法を採用すれば、転舵させた車輪と路面との間に大きな摩擦を生じさせて、駐車中の車両を制動することができる。
このとき、上記制御手段が複数の操舵輪を左右方向に向け転舵させ、駐車するようにした方法を採用すれば、複数の転舵させた車輪と路面との間に大きな摩擦を生じさせて、駐車中の車両を制動することができる。
また、このとき、上記制御手段が複数の車輪の各々を異なる方向へ転舵させ、駐車するようにした方法を採用すれば、異なる方向に転舵させた車輪と路面との間に生じる摩擦により、前後、左右、斜め方向に対する制動力を得ることができる。
さらに、上記制御手段が転舵角を車両の前後方向に対して、±３０度〜±７５度として転舵させ、駐車するようにした方法を採用すれば、前後左右方向に対して十分な摩擦力を得られる。

また、上記の課題を解決するため、各操舵輪に車輪の舵角を変える転舵アクチュエータを備えるとともに、その各アクチュエータの舵角を独立して制御する転舵制御手段を備えた転舵装置付インホイールモータ式車両において、前記制御手段が操舵輪の少なくとも１つの転舵アクチュエータを制御して、駐車の際、前記車輪を車両の左右方向に向け転舵させるという構成を採用することができる。
また、このとき、上記車輪の複数を車両の左右方向に向け転舵させるという構成を採用したり、上記転舵した複数の操舵輪が各々異なる向きであるという構成を採用したり、上記転舵角を±３０度〜±７５度とした構成を採用したりすることができる。

この発明は、上記のような構成を採用したことにより、車両を停車または駐車できる。

実施形態のブロック図 転舵装置の正面図 転舵アクチュエータの横断面図 図３の縦断面図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）実施形態の作用説明図 （ａ）、（ｂ）実施形態の作用説明図 従来例の作用説明図

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この形態の転舵装置は、４輪転舵装置付きインホイールモータ式車両（電気自動車）に適用したもので、図１に示すように、転舵アクチュエータ１０と転舵制御手段１１で構成されている。
すなわち、図１は、インホイールモータ式車両の操舵系を模式的に示したブロック図で、操舵系は、転舵入力装置１２、転舵装置１３、ステアリング制御装置１４、操舵輪１５で構成され、各操舵輪１５は、アッパーアーム１６とロアアーム１７からなるダブルウイッシュボーン形式のサスペンションを介して車台１８に取り付けられている。

転舵入力装置１２は、ステアリングホイール（ハンドル）１２ａ、操舵角センサ１２ｂ、操舵トルクセンサ１２ｃ、操舵反力モータ１２ｄで構成され、ハンドル１２ａに操舵角センサ１２ｂ、操舵トルクセンサ１２ｃ、操舵反力モータ１２ｄを連結する構成となっている。
操舵角センサ１２ｂは、ハンドル１２ａの転舵角を検出するセンサで、センサ出力はステアリング制御装置１４に接続されている。
操舵トルクセンサ１２ｃは、ハンドル１２ａに作用するトルクを検出するセンサでセンサ出力はステアリング制御装置１４に接続されている。
操舵反力モータ１２ｄは、ハンドル１２ａに反力トルクを付与するためのモータで、前記モータ１２ｄは、ステアリング制御装置１４の出力と接続されており、ステアリング制御装置（トルク制御機能）１４が、操舵トルクセンサ１２ｃからの出力に基づいて所定の反力トルクを付与するように制御する。
また、ステアリング制御装置１４は、車両全体の制御を行うＥＣＵ（電子制御ユニット）の一翼を担うもので、操舵角センサ１２ｂからの出力に基づき転舵制御手段１１として転舵装置１３を制御する。

前記転舵装置１３は、図２に示すように、サスペンションのアッパーアーム１６に自在継ぎ手１９を介在させて転舵軸２０の先端に設けられた転舵アクチュエータ１０と、サスペンションのロアアーム１７にボールジョイント２１を介して取り付けられたナックル部材２２とで構成され、前記転舵アクチュエータ１０とナックル部材２２をブラケット２３で接続した構成となっており、ナックル部材２２の内側にはインホイールモータ装置２４が固定されるようになっている。
ここで、ナックル部材２２に取り付けられたインホイールモータ装置２４は、モータと減速機及び車輪用軸受けをハウジング内に組み付けたもので、前記モータと減速機及び車輪用軸受けの一部または全体がホイール内に配置される。

転舵アクチュエータ１０は、図３及び図４に示すように、転舵機構２５と、前記機構２５を収容するギヤケース２６で構成されている。
転舵機構２５は、固定ギヤ２７と前記ギヤ２７を回動させる駆動機構２８で構成されており、固定ギヤ２７は、例えば、ウォームホイールなどの歯車で転舵軸２０に固定されている。
駆動機構２８は、転舵モータ２９とウォームギヤ３０とで構成され、転舵モータ２９の駆動軸は、例えば、減速機やカップリングを介してウォームギヤ３０と接続されている。
また、前記モータ２９には、角度センサ付ＤＣモータなどの転舵角度が検出できるものが使用される。
さらに、この転舵機構と固定ギヤは、図４のようにギヤケース２６に収容され、固定キヤと転舵機構のウォームギヤ３０が歯合するようになっている。

一方、ギヤケース２６は、図２のように、ブラケット２３を介してナックル部材２２に固定されており、ナックル部材２２に固定されたギヤケース２６によって、間接的に転舵モータ２９はナックル部材２２に固定されることになる。
そのため、転舵モータ２９を駆動してウォームギヤ３０を回動すると、ウォームギヤ３０と歯合する固定ギヤ２７が回動され、その回動力が固定ギヤ２７に固定された転舵軸２０に伝達される。この回動力は、転舵軸２０を固定したアッパーアーム１６を経て車体に達すると、逆に、その反力がアッパーアーム１６、転舵軸２０、固定ギヤ２７、ウォームギヤ３０へ伝達される。そして、この伝達された反力は、ウォームギヤ３０を支持するギヤケース２６へ伝達され、ギヤケース２６、ナックル部材２２及び操舵輪１５が一体となって転舵軸２０の回りを回動することになる。
したがって、転舵モータ２９を所定量回動させることにより、操舵輪に一定の舵角を付与することができるのである。
なお、ここでは、ウォームギヤ３０を固定ギヤ２７に歯合させたが、ウォームギヤに替えてボールネジを使用することもできる。

この形態は上記のように構成されており、次に、この転舵装置を用いた駐車方法について図５、図６を用いて説明する。
ここで、説明に使用する車両は、先に述べた転舵装置１３を備えた図５（ａ）に示すような転舵装置付インホイールモータ式車両である。
すなわち、車両は、前後左右の操舵輪１５に転舵装置付きインホイールモータ装置２４を備えたもので、転舵制御手段（ステアリング制御装置１４）１１が各輪１５の転舵アクチュエータ１０を制御して、全輪を独立して転舵させることができる構成である。そのため、直進走行、横向走行、回転走行などか可能である。
したがって、前記機能を用いて、駐車時に車両に制動を掛ける。
いま、図５（ａ）のように、操舵輪１５を進行方向に向けたまま駐車すると、進行方向に対して制動がかからないため、車両は簡単に動く。
そこで、まず、図５（ｂ）に示すように、一つの操舵輪１５を転舵させる（ここでは、左前輪ＦＬを転舵させたが、これに限定されるものではない。また、図では左前輪ＦＬを外向きに転舵させているが、破線の用に内向きに転舵させても良い）。この場合、転舵をさせるためのスイッチなどを操舵系に設けることで、容易に実現できる。
こうすることにより、車両は転舵させた操舵輪（タイヤ）１５と路面の摩擦により制動が得られるため駐車することができる。
その際、転舵角αは、車体の前後方向に対して、３０度〜７５度とすることにより、前後方向に抗する摩擦力を得ることができる。
これは、例えば、転舵角を３０度以下とすると、前後方向の力に対して操舵輪１５の傾斜角が小さくなるため、摩擦力が低下する。一方、転舵角を７５度以上とすると左右方向の力に対して操舵輪１５の傾斜角が小さくなるため、摩擦力が低下するからである。
このように一輪を転舵した場合でも、平坦な場所では転舵角を３０度〜７５度にすれば、駐車に対する十分な制動力を得ることができる。

次に、例えば、図５（ｃ）に示すように、左前方の路面「イ」が傾斜している場合は、傾斜によって操舵輪１５の制動力が低下するため、図５（ｃ）のように、右前輪ＦＲを左前輪ＦＬに対して逆方向へ転舵させる。こうすることで、左前方「イ」への動きに制動を掛ける。
この場合、右前輪ＦＲに替えて後輪の一方を転舵することによっても同様の作用効果を得られる筈である。なお、転舵角αは、３０度〜７５度で理由は、先述の通りである。

さらに、傾斜した左カーブなどに駐車する場合は、図６（ａ）のように３つの操舵輪１５を転舵させれば、制動力を得ることができる。例えば、右カーブに駐車する場合は、右後輪ＢＲを転舵させる。左カーブの場合は逆に左後輪ＢＬを転舵させる。

また、図６（ｂ）のように、全輪を転舵させれば、前後、左右、斜め方向に対して制動力を得られるので、上り坂、下り坂でも左右のカーブがあっても駐車できる。
このように、転舵する車輪を多くすれば、大きな制動力をえることができる。

以上のように、駐車用の制動装置を設けなくても車輪だけで制動を掛けられるので、軽量化が図れ、コストも掛からない。

なお、ここでは操舵輪１５が４輪のものについて述べたが、これ以外にも操舵輪１５が２輪の場合でも図５（ｂ）、（ｃ）のように適用可能である。また、車両の車輪数は４輪以外の６輪、８輪・・・・に対しても適用できる。

１０ 転舵アクチュエータ
１１ 転舵制御手段
１５ 操舵輪

Claims (12)

1. 各操舵輪に車輪の舵角を変える転舵アクチュエータを備えるとともに、そのアクチュエータによる舵角を独立して制御する転舵制御手段を備え、
   前記制御手段が操舵輪の少なくとも１つの転舵アクチュエータを制御して、駐車の際、前記車輪を車両の左右方向に向けるように転舵させることを特徴とする車両用転舵装置。
2. 上記制御手段が複数の操舵輪の転舵アクチュエータを制御して、前記車輪を車両の左右方向へ向けて転舵させることを特徴とする請求項１に記載の車両用転舵装置。
3. 上記転舵させた複数の操舵輪が各々異なる向きであることを特徴とする請求項２に記載の車両用転舵装置。
4. 上記車輪の転舵角が車両の前後方向に対して、±３０度〜±７５度であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用転舵装置。
5. 各操舵輪に車輪の舵角を変える転舵アクチュエータを備えるとともに、そのアクチュエータの舵角を独立して制御する転舵制御手段を備え、
   前記制御手段が操舵輪の少なくとも１つの転舵アクチュエータを制御し、前記車輪を車両の左右方向に向け転舵させ、駐車するようにした車両の駐車方法。
6. 上記制御手段が複数の操舵輪の転舵アクチュエータを制御し、前記車輪を車体の左右方向に向け転舵させ、駐車するようにした請求項５に記載の自動車の駐車方法。
7. 上記制御手段が複数の操舵輪の各々を異なる方向へ転舵させ、駐車するようにした請求項６に記載の車両の駐車方法。
8. 上記制御手段が転舵角を車両の前後方向に対して、±３０度〜±７５度として転舵させ、駐車する請求項５乃至７のいずれかに記載の車両用転舵装置による駐車方法。
9. 各操舵輪に車輪の舵角を変える転舵アクチュエータを備えるとともに、そのアクチュエータによる舵角を独立して制御する転舵制御手段を備えた転舵装置付インホイールモータ式車両において、
   前記制御手段が操舵輪の少なくとも１つの転舵アクチュエータを制御して、駐車の際、車両の左右方向に向けて転舵させることを特徴とする転舵装置付インホイールモータ式車両。
10. 上記制御手段が、複数の操舵輪の転舵アクチュエータを制御して、前記車輪を車両の左右方向に向け転舵させることを特徴とする請求項９に記載の転舵装置付インホイールモータ式車両。
11. 上記転舵させた複数の操舵輪が各々異なる向きであることを特徴とする請求項１０に記載の転舵装置付インホイールモータ式車両。
12. 上記車輪の転舵角が車両の前後方向に対して、±３０度〜±７５度であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の転舵装置付インホイールモータ式車両。

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